一种减速机动能纠正系统及其动能纠正方法与流程

本发明涉及减速机系统，更具体地说，涉及一种减速机动能纠正系统及其动能纠正方法。

背景技术

减速器是一种由封闭在刚性壳体内的齿轮传动、蜗杆传动、齿轮-蜗杆传动所组成的独立部件，常用作原动件与工作机之间的减速传动装置。在原动机和工作机或执行机构之间起匹配转速和传递转矩的作用，在现代机械中应用极为广泛；

蜗轮蜗杆减速机的主要特点是具有反向自锁功能，可以有较大的减速比，输入轴和输出轴不在同一轴线上，也不在同一平面上。但是一般体积较大，传动效率不高，精度不高。谐波减速机的谐波传动是利用柔性元件可控的弹性变形来传递运动和动力的，体积不大、精度很高，但缺点是柔轮寿命有限、不耐冲击，刚性与金属件相比较差。输入转速不能太高。行星减速机其优点是结构比较紧凑，回程间隙小、精度较高，使用寿命很长，额定输出扭矩可以做的很大。但价格略贵。齿轮减速机具有体积小，传递扭矩大的特点。齿轮减速机在模块组合体系基础上设计制造，有极多的电机组合、安装形式和结构方案，传动比分级细密，满足不同的使用工况，实现机电一体化。齿轮减速机传动效率高，耗能低，性能优越。摆线针轮减速机是一种采用摆线针齿啮合行星传动原理的传动机型，是一种理想的传动装置，具有许多优点，用途广泛，并可正反运转。

而目前没有一款能够对动能进行调节和纠正的减速机。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明目的是提供一种减速机动能纠正系统，以解决上述问题。

本发明的第二目的是提供一种减速机动能纠正方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种减速机动能纠正系统，输入系、传动系、输出系以及控制器；所述输入系包括输入轴以及输入齿轮组；所述传动系包括传动轴以及传动齿轮组，所述输出系包括所述输出系以及输出齿轮组；

所述输入系设置有第一转矩传感器以及第一转速传感器，所述传动系设置有第二转速传感器和第二转矩传感器，所述输出系设置有第三转矩传感器和第三转速传感器；

所述传动轴包括第一传动轴和第二传动轴，所述第一传动轴通过第一传动齿轮和所述输入齿轮组啮合，所述第二传动轴通过所述第二传动齿轮和所述输出齿轮组啮合，所述第一传动齿轮和所述第二传动齿轮之间通过单向传动齿轮啮合，所述第一传动轴上设置有阻尼电磁结构，所述第二传动轴上设置有补偿电磁结构，所述阻尼电磁结构工作时产生与所述第一传动轴的转动反向相反的阻尼力；所述补偿电磁结构工作时产生与所述第二传动轴工作时的转动方向相同的补偿力；

所述控制器连接于所述第一转矩传感器、第一转速传感器、第二转矩传感器、第二转速传感器、第三转矩传感器、第三转速传感器以及阻尼电磁结构和补偿电磁结构；所述控制器配置有纠正策略，所述纠正策略包括通过转矩计算公式以及转速计算公式计算理想转矩值以及理想转速值，并根据所述理想转矩值和所述理想转速值控制所述补偿电磁结构或所述阻尼电磁结构工作；

所述转矩计算公式为s1＝a1(x1+x2+x3-x)；其中s1为理想转矩值，x1为第一转矩传感器的反馈值，x2为第二转矩传感器的反馈值，x3为第三转矩传感器的反馈值，x为预设的基准转矩值，a1为预设的转矩因子；

所述转速计算公式为s1＝a2(y1+y2+y3-y)；其中s2为理想转速值，y1为第一转速传感器的反馈值，y2为第二转速传感器的反馈值，y3为第三转速传感器的反馈值，y为预设的基准转速值，a2为预设的转速因子；

若s1＞0且s2＞0，则控制所述阻尼电磁结构工作；

若s1＜0且s2＜0，则控制所述补偿电磁结构工作。

进一步地：所述阻尼电磁结构连接于一蓄电池，所述阻尼电磁结构工作时为所述蓄电池提供电能；所述蓄电池连接于所述补偿电磁结构，所述蓄电池为所述补偿电磁结构提供工作时所需的电能。

进一步地：第一转速传感器设置为光反射转速传感器，所述第二转速传感器设置为光反射转速传感器。

进一步地：所述第一转矩传感器设置为应变片转矩传感器，所述第二转矩传感器设置为应变片转矩传感器。

进一步地：所述纠正策略还包括通过第一算法调节所述阻尼电磁结构的输出功率；

所述第一算法包括

若s1＞s2，则通过第一阻尼功率计算公式获得所述阻尼电磁结构的输出功率，所述第一阻尼功率计算公式为w1＝b2*s2/|0.3y-y2|，其中w1为所述阻尼电磁结构的输出功率，b1为预设的第一阻尼功率调节因子；

若s2＞s1，则通过第二阻尼功率计算公式获得所述阻尼电磁结构的输出功率，所述第二阻尼功率计算公式为w2＝b1*s1/|0.3x-x2|，其中w1为所述阻尼电磁结构的输出功率，b2为预设的第二阻尼功率调节因子。

进一步地：所述纠正策略还包括通过第二算法调节所述补偿电磁结构的输出功率；

所述第二算法包括

若s1＞s2，则通过第一补偿功率计算公式获得所述补偿电磁结构的输出功率，所述第一补偿功率计算公式为w2＝c1*s1/|0.3x-x2|，其中w2为所述补偿电磁结构的输出功率，c1为预设的第一补偿功率调节因子；

若s2＞s1，则通过第二阻尼功率计算公式获得所述补偿电磁结构的输出功率，所述第二补偿功率计算公式为w2＝c2*s2/|0.3y-y2|，其中w2为所述补偿电磁结构的输出功率，c2为预设的第二补偿功率调节因子。

进一步地：所述阻尼电磁结构包括若干阻尼线圈、调节电路、负载电路，所述第一传动转轴上设置有阻尼电磁铁，当所述阻尼线圈和所述负载电路构成回路且所述第一传动转轴处于转动状态时，所述阻尼线圈相对所述阻尼电磁铁做匀速切割所述阻尼电磁铁产生的磁感线运动；所述调节电路用于调节接入所述负载电路的阻尼线圈的匝数以及所述负载电路的负载值。

进一步地：所述补偿电磁结构包括逆变电路以及磁场发生器，所述第二传动转轴上设置有补偿电磁铁，所述逆变电路工作时通过所述磁场发生器带动所述补偿电磁铁沿所述第二传动转轴的转动方向转动。

进一步地：还包括异常报警策略，所述异常报警策略包括从所述纠正策略中获取理想转矩值和所述理想转速值；

根据所述理想转矩值生成一转矩区间[(s1-d1)*d1，(s1+d1)*d1]，其中d1为预设的转矩区间换算因子，d1为预设的转矩区间基准因子，当所述理想转速值超过所述转矩区间时，输出第一异常信号；

根据所述理想转矩值生成一转速区间[(s2-d2)*d2，(s2+d2)*d2]，其中d2为预设的转速区间换算因子，d2为预设的转速区间基准因子，当所述理想转矩值超过所述转速区间时，输出第二异常信号。

为了实现本发明的第二目的，提供一种减速机动能纠正方法，提供输入系、传动系、输出系以及控制器；所述输入系包括输入轴以及输入齿轮组；所述传动系包括传动轴以及传动齿轮组，所述输出系包括所述输出系以及输出齿轮组；所述输入系设置有第一转矩传感器以及第一转速传感器，所述传动系设置有第二转速传感器和第二转矩传感器，所述输出系设置有第三转矩传感器和第三转速传感器；所述传动轴包括第一传动轴和第二传动轴，所述第一传动轴通过第一传动齿轮和所述输入齿轮组啮合，所述第二传动轴通过所述第二传动齿轮和所述输出齿轮组啮合，所述第一传动齿轮和所述第二传动齿轮之间通过单向传动齿轮啮合，所述第一传动轴上设置有阻尼电磁结构，所述第二传动轴上设置有补偿电磁结构，所述阻尼电磁结构工作时产生与所述第一传动轴的转动反向相反的阻尼力；所述补偿电磁结构工作时产生与所述第二传动轴工作时的转动方向相同的补偿力；

具体包括以下步骤：

计算步骤，通过转矩计算公式s1＝a1(x1+x2+x3-x)计算理想转矩值；其中s1为理想转矩值，x1为第一转矩传感器的反馈值，x2为第二转矩传感器的反馈值，x3为第三转矩传感器的反馈值，x为预设的基准转矩值，a1为预设的转矩因子；通过转速计算公式s1＝a2(y1+y2+y3-y)；其中s2为理想转速值，y1为第一转速传感器的反馈值，y2为第二转速传感器的反馈值，y3为第三转速传感器的反馈值，y为预设的基准转速值，a2为预设的转速因子；进入判断步骤；

判断步骤，若s1＞s2＞0，则进入第一执行步骤；

若s2＞s1＞0；则进入第二执行步骤；

若o＞s1＞s2，则进入第三执行步骤；

若0＞s2＞s1；则进入第四执行步骤；

第一执行步骤，通过第一阻尼功率计算公式获得所述阻尼电磁结构的输出功率，所述第一阻尼功率计算公式为w1＝b2*s2/|0.3y-y2|，其中w1为所述阻尼电磁结构的输出功率，b1为预设的第一阻尼功率调节因子；

第二执行步骤，通过第二阻尼功率计算公式获得所述阻尼电磁结构的输出功率，所述第二阻尼功率计算公式为w2＝b1*s1/|0.3x-x2|，其中w1为所述阻尼电磁结构的输出功率，b2为预设的第二阻尼功率调节因子；

第三执行步骤，通过第一补偿功率计算公式获得所述补偿电磁结构的输出功率，所述第一补偿功率计算公式为w2＝c1*s1/|0.3x-x2|，其中w2为所述补偿电磁结构的输出功率，c1为预设的第一补偿功率调节因子；

第四执行步骤，通过第二阻尼功率计算公式获得所述补偿电磁结构的输出功率，所述第二补偿功率计算公式为w2＝c2*s2/|0.3y-y2|，其中w2为所述补偿电磁结构的输出功率，c2为预设的第二补偿功率调节因子。

本发明技术效果主要体现在以下方面：通过这样设置，可以在减速机运动的同时对动能进行补偿，通过对转矩、转速的检测，判断动能损失或动能补偿，就可以实现对动能的均衡，保证输出的稳定。

附图说明

图1：本发明的减速机动能纠正系统的减速机结构轴侧示意图；

图2：本发明的减速机动能纠正系统的减速机侧视图；

图3：本发明的减速机动能纠正系统的图2中a-a剖视图；

图4：本发明的减速机动能纠正系统的原理架构图；

图5：本发明的减速机动能纠正系统的电路原理图。

附图标记：100、输入系；110、输入轴；120、输入齿轮组；200、传动系；211、第一传动轴；212、第二传动轴；221、第一传动齿轮；222、第二传动齿轮；223、单向传动齿轮；300、输出系；310、输出轴；320、输出齿轮组；400、控制器；411、第一转矩传感器；412、第一转速传感器；421、第二转矩传感器；422、第二转速传感器；431、第三转矩传感器；432、第三转速传感器；440、阻尼电磁结构；441、阻尼线圈；442、调节电路；443、负载电路；444、阻尼电磁铁；450、补偿电磁结构；451、逆变电路；452、磁场发生器；453、补偿电磁铁。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步详述，以使本发明技术方案更易于理解和掌握。

参照图1-3所示，一种减速机动能纠正系统，输入系100、传动系200、输出系300以及控制器400；所述输入系100包括输入轴110以及输入齿轮组120；所述传动系200包括传动轴以及传动齿轮组，所述输出系300包括所述输出系300以及输出齿轮组320；首先，对整个减速机闭环控油系统的构成进行详述，输入系100连接输入端，如图所示，而传动系200设置于输入系100和输出系300之间，起到传动，增加扭矩以及减小转速的作用，具体可以参照现有的减速机结构，不做局限，而输出系300是起到输出作用。

所述输入系100设置有第一转矩传感器411以及第一转速传感器412，所述传动系200设置有第二转速传感器422和第二转矩传感器421，所述输出系300设置有第三转矩传感器431和第三转速传感器432；由于要对动能均衡进行检测，需要同时对转速和转矩进行获取，所以通过不同的传感器对转速、转矩进行获取。

参照图3所示，所述传动轴包括第一传动轴211和第二传动轴212，所述第一传动轴211通过第一传动齿轮221和所述输入齿轮组120啮合，所述第二传动轴212通过所述第二传动齿轮222和所述输出齿轮组320啮合，所述第一传动齿轮221和所述第二传动齿轮222之间通过单向传动齿轮223啮合，所述第一传动轴211上设置有阻尼电磁结构440，所述第二传动轴212上设置有补偿电磁结构450，所述阻尼电磁结构440工作时产生与所述第一传动轴211的转动反向相反的阻尼力；所述补偿电磁结构450工作时产生与所述第二传动轴212工作时的转动方向相同的补偿力；首先需要对传动部分进行改进，由于需要对动能进行补偿，就不能采用原有的双向啮合的传动方式了，输入系100和输出系300的结构不变，设置两个传动轴，这样一来，第一传动轴211只能在传动方向上带动第二传动轴212，而第二传动轴212可以自行转动带动输出系300工作，所以在第二传动轴212上施加动能，可以被送入输出系300而不会被返送到输入系100，这样一来就可以实现补偿和输送，而阻尼电磁结构440原理可以参照发电机，通过在第一传动轴211上设置电磁铁，而在周沿设置不接触的线圈，这样一来，电磁铁如果需要转动，就需要克服磁场做功，消耗动能，而补偿电磁结构450可以参照电动机，通过在第二传动轴212上设置电磁铁，然后周沿设置磁场发生装置以带动所述电磁铁以及第二传动轴212转动，而补偿的量和阻尼的量都可以根据输出功率调节，不做赘述。

参照图4所示，所述控制器400连接于所述第一转矩传感器411、第一转速传感器412、第二转矩传感器421、第二转速传感器422、第三转矩传感器431、第三转速传感器432以及阻尼电磁结构440和补偿电磁结构450；所述控制器400配置有纠正策略，所述纠正策略包括通过转矩计算公式以及转速计算公式计算理想转矩值以及理想转速值，并根据所述理想转矩值和所述理想转速值控制所述补偿电磁结构450或所述阻尼电磁结构440工作；

所述转矩计算公式为s1＝a1(x1+x2+x3-x)；其中s1为理想转矩值，x1为第一转矩传感器的反馈值，x2为第二转矩传感器的反馈值，x3为第三转矩传感器的反馈值，x为预设的基准转矩值，a1为预设的转矩因子；而x根据动能值输入到控制器中，而x1、x2、x3根据实际测量获得，不做赘述。

所述转速计算公式为s1＝a2(y1+y2+y3-y)；其中s2为理想转速值，y1为第一转速传感器的反馈值，y2为第二转速传感器的反馈值，y3为第三转速传感器的反馈值，y为预设的基准转速值，a2为预设的转速因子；

若s1＞0且s2＞0，则控制所述阻尼电磁结构440工作；则说明动能过高，则控制阻尼电磁结构440工作以回收动能。

若s1＜0且s2＜0，则控制所述补偿电磁结构450工作。则控制补偿电磁结构450工作以释放动能。

所述阻尼电磁结构440连接于一蓄电池，所述阻尼电磁结构440工作时为所述蓄电池提供电能；所述蓄电池连接于所述补偿电磁结构450，所述蓄电池为所述补偿电磁结构450提供工作时所需的电能。通过这样设置，可以将转化的动能再做输出，节约能耗。

第一转速传感器412设置为光反射转速传感器，所述第二转速传感器422设置为光反射转速传感器。所述第一转矩传感器411设置为应变片转矩传感器，所述第二转矩传感器421设置为应变片转矩传感器。通过这样设置，可以起到一个较佳的调节效果。

所述纠正策略还包括通过第一算法调节所述阻尼电磁结构440的输出功率；

所述第一算法包括

若s1＞s2，则通过第一阻尼功率计算公式获得所述阻尼电磁结构的输出功率，所述第一阻尼功率计算公式为w1＝b2*s2/|0.3y-y2|，其中w1为所述阻尼电磁结构的输出功率，b1为预设的第一阻尼功率调节因子；

若s2＞s1，则通过第二阻尼功率计算公式获得所述阻尼电磁结构的输出功率，所述第二阻尼功率计算公式为w2＝b1*s1/|0.3x-x2|，其中w1为所述阻尼电磁结构的输出功率，b2为预设的第二阻尼功率调节因子。这样一来，就可以对其功率进行调节，保证补偿或消耗动能的精确性。

所述纠正策略还包括通过第二算法调节所述补偿电磁结构的输出功率；

所述第二算法包括

若s1＞s2，则通过第一补偿功率计算公式获得所述补偿电磁结构的输出功率，所述第一补偿功率计算公式为w2＝c1*s1/|0.3x-x2|，其中w2为所述补偿电磁结构的输出功率，c1为预设的第一补偿功率调节因子；

若s2＞s1，则通过第二阻尼功率计算公式获得所述补偿电磁结构的输出功率，所述第二补偿功率计算公式为w2＝c2*s2/|0.3y-y2|，其中w2为所述补偿电磁结构的输出功率，c2为预设的第二补偿功率调节因子。

参照图5所示，所述阻尼电磁结构440包括若干阻尼线圈441、调节电路442、负载电路443，所述第一传动转轴上设置有阻尼电磁铁444，当所述阻尼线圈441和所述负载电路443构成回路且所述第一传动转轴处于转动状态时，所述阻尼线圈441相对所述阻尼电磁铁444做匀速切割所述阻尼电磁铁444产生的磁感线运动；所述调节电路442用于调节接入所述负载电路443的阻尼线圈441的匝数以及所述负载电路443的负载值。所述补偿电磁结构450包括逆变电路451以及磁场发生器452，所述第二传动转轴上设置有补偿电磁铁453，所述逆变电路451工作时通过所述磁场发生器452带动所述补偿电磁铁453沿所述第二传动转轴的转动方向转动。当然还可以连接有外部电源为补偿电磁结构450供电。电路结构可以参照发电机和电动机的电路，在此不做赘述。而通过调节阻尼电磁结构440的输出功率或者输出效率可以起到一个监控的效果。

还包括异常报警策略，所述异常报警策略包括从所述纠正策略中获取理想转矩值和所述理想转速值；

根据所述理想转矩值生成一转矩区间[(s1-d1)*d1，(s1+d1)*d1]，其中d1为预设的转矩区间换算因子，d1为预设的转矩区间基准因子，当所述理想转速值超过所述转矩区间时，输出第一异常信号；

根据所述理想转矩值生成一转速区间[(s2-d2)*d2，(s2+d2)*d2]，其中d2为预设的转速区间换算因子，d2为预设的转速区间基准因子，当所述理想转矩值超过所述转速区间时，输出第二异常信号。而当转速和转矩异常时，通过报警的方式，提醒异常情况，保证安全。

在另一个实施例中，一种减速机动能纠正方法，提供输入系100、传动系200、输出系300以及控制器400；所述输入系100包括输入轴110以及输入齿轮组120；所述传动系200包括传动轴以及传动齿轮组，所述输出系300包括所述输出系300以及输出齿轮组320；所述输入系100设置有第一转矩传感器411以及第一转速传感器412，所述传动系200设置有第二转速传感器422和第二转矩传感器421，所述输出系300设置有第三转矩传感器431和第三转速传感器432；所述传动轴包括第一传动轴211和第二传动轴212，所述第一传动轴211通过第一传动齿轮221和所述输入齿轮组120啮合，所述第二传动轴212通过所述第二传动齿轮222和所述输出齿轮组320啮合，所述第一传动齿轮221和所述第二传动齿轮222之间通过单向传动齿轮223啮合，所述第一传动轴211上设置有阻尼电磁结构440，所述第二传动轴212上设置有补偿电磁结构450，所述阻尼电磁结构440工作时产生与所述第一传动轴211的转动反向相反的阻尼力；所述补偿电磁结构450工作时产生与所述第二传动轴212工作时的转动方向相同的补偿力；

具体包括以下步骤：

计算步骤，通过转矩计算公式s1＝a1(x1+x2+x3-x)计算理想转矩值；其中s1为理想转矩值，x1为第一转矩传感器的反馈值，x2为第二转矩传感器的反馈值，x3为第三转矩传感器的反馈值，x为预设的基准转矩值，a1为预设的转矩因子；通过转速计算公式s1＝a2(y1+y2+y3-y)；其中s2为理想转速值，y1为第一转速传感器的反馈值，y2为第二转速传感器的反馈值，y3为第三转速传感器的反馈值，y为预设的基准转速值，a2为预设的转速因子；进入判断步骤；

判断步骤，若s1＞s2＞0，则进入第一执行步骤；

若s2＞s1＞0；则进入第二执行步骤；

若0＞s1＞s2，则进入第三执行步骤；

若0＞s2＞s1；则进入第四执行步骤；

第一执行步骤，通过第一阻尼功率计算公式获得所述阻尼电磁结构的输出功率，所述第一阻尼功率计算公式为w1＝b2*s2/|0.3y-y2|，其中w1为所述阻尼电磁结构的输出功率，b1为预设的第一阻尼功率调节因子；

第二执行步骤，通过第二阻尼功率计算公式获得所述阻尼电磁结构的输出功率，所述第二阻尼功率计算公式为w2＝b1*s1/|0.3x-x2|，其中w1为所述阻尼电磁结构的输出功率，b2为预设的第二阻尼功率调节因子；

第三执行步骤，通过第一补偿功率计算公式获得所述补偿电磁结构的输出功率，所述第一补偿功率计算公式为w2＝c1*s1/|0.3x-x2|，其中w2为所述补偿电磁结构的输出功率，c1为预设的第一补偿功率调节因子；

第四执行步骤，通过第二阻尼功率计算公式获得所述补偿电磁结构的输出功率，所述第二补偿功率计算公式为w2＝c2*s2/|0.3y-y2|，其中w2为所述补偿电磁结构的输出功率，c2为预设的第二补偿功率调节因子。

当然，以上只是本发明的典型实例，除此之外，本发明还可以有其它多种具体实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。